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1、滚动轴承的动载荷和寿命计算,一、几个术语,轴承寿命(Bearing life),轴承中任一元件在出现疲劳点蚀前所运转的总转数，或在一定转速下的工作小时数 寿命的离散性,基本额定寿命(Basic life rating，L10 或 L10h),一批相同的轴承，在相同的运转条件下，其中 90% 的轴承在疲劳点蚀前运转的总转数或在一定转速下的工作小时数,意 义,对于一批轴承：90% 的轴承能达到或超过由理论计算得到基本额定寿命L10，而10% 的轴承在达到之前已发生疲劳点蚀,对于一个轴承：该轴承达到或超过额定寿命的可靠性为90%,修正额定寿命,基本额定动载荷(Basic load rating，C)
2、,标准规定：基本额定寿命为106转时，轴承所能承受的最大载荷,如：6218轴承，查得C=73.8kN,轴承施加73.8kN 的力时，轴承可工作106转而不发生点蚀，可靠度为90%,重要参数；它表示轴承抵抗疲劳点蚀能力的大小，由手册查取,向心轴承：Cr 角接触轴承：Cr； 推力轴承：Ca,滚动轴承的基本动载荷是在一定的实验条件下确定的。对于向心轴承是指轴承承受纯径向载荷；对于推力轴承是指承受中心轴向载荷。实际情况可能既受径向载荷又有轴向载荷，则必须将实际载荷换算成与实验条件相同的载荷后，才能和基本额定动载荷进行比较。换算后的载荷是一种假定载荷，称为当量载荷。,含义：当量动载荷是一种考虑径向载荷与
3、轴向载荷双重影响，经换算后的假想载荷。其效果与某一个基本额定动载荷相当。,计算公式,P =X Fr+Y Fa,X 径向动载荷系数；,Y 轴向动载荷系数 邱 P374,向心轴承,P=Fr,推力轴承,P=Fa,理由：基本额定动载荷是单向载荷（径向或轴向）试验条件下得出的。实际情况可能受到双重载荷作用。很显然，单向载荷与双向载荷作用下，轴承的寿命是不一样的。,当量动载荷 P,P =fd (X Fr+Y Fa),fd 冲击载荷系数 邱P375,计算当量动载荷 P 的步骤（假设已知Fa、Fr）：,二、寿命计算,载荷越大，寿命越短，载荷与寿命之间存在确定的关系,回顾基本额定动载荷C的定义： 当PC时，L1
4、0 = ？,曲线方程为,P,L10,P,L10,参数的意义: -寿命指数; 球轴承=3;滚子轴承=10/3,若轴承工作时转速为n r/min,则有:,若轴承的预期使用寿命(service life)记为Lh, 须使L10h Lh; 预期寿命由机器的大修年限决定: 邱P376,若已知轴承所受的P和预期寿命Lh, 可据此选用轴承的C:,基本额定寿命 L10或L10h,基本额定动载荷 C,上一节的内容:,三、角接触轴承轴向力Fa的计算 (解释Fa),Fa的确定对角接触轴承是比较困难的:外加轴向力 + 内部轴向力FS,FA、FR作用在轴上的轴向力、径向力。 Fa、Fr 作用在轴承上的轴向力、径向力,一
5、) 载荷作用中心点O1、O2,O点位置应为各滚动体的载荷向量与轴中心线的交点,B轴承宽度 DBW 滚动体中心圆直径 DBW = (D+d)/2,实际上：a 由轴承手册中查取,二) 角接触轴承的安装方式,成对、反向安装：二个轴承的附加轴向力可以抵消一部分,正装（面对面安装）,反装（背靠背安装）,正装（面对面安装）,反装（背靠背安装）,三) 角接触轴承的轴向载荷Fa的计算,轴上作用着径向工作载荷FR，轴向工作载荷FA，轴二端用角接触轴承支承，面对面安装，求两端轴承上的轴向力 Fa1、Fa2,解：1）画出水平方向的受力简图， 标出Fs1、Fs2,2）同方向的力相加，并比较大小,若FS1 Fs2 +
6、FA , 则轴向右移动，轴承2被“压紧”，产生补充反力Fs2,FS1 = Fs2 + Fs2 + FA,Fa2 = Fs2 + Fs2 = Fs1 - FA,Fa1 = Fs1 + Fs1 = Fs1,左侧轴承被“放松”，故 Fs1 = 0,三) 角接触轴承的轴向载荷Fa的计算,若FS1 Fs2 + FA , 则轴向左移动，轴承1被“压紧”，产生补充反力Fs1,FS1 + Fs1 = Fs2 + FA,Fa1 = Fs1 + Fs1 = Fs2 + FA,Fa2 = Fs2 + Fs2 = Fs2,右侧轴承被“放松”，故 Fs2 = 0,三) 角接触轴承的轴向载荷Fa的计算,若FS1 = Fs
7、2 + FA,Fa1 = Fs1 + Fs1 = Fs2 + FA,Fa2 = Fs2 + Fs2 = Fs2,三) 角接触轴承的轴向载荷Fa的计算,角接触轴承的轴向载荷Fa的计算步骤小结,画出轴承的布置简图，并在图上标出FA，Fs1和Fs2； 将同方向的力相加，并比较彼此大小:分析轴向哪一边微动，哪一个轴承间隙消失(压紧)，哪一个轴承的间隙存在(放松)； 被放松的轴承的轴向力等于它本身的附加轴向力。被压紧的轴承的轴向力等于除本身内部附加轴向力以外的其余所有力的代数和 应用上述原则关键要分清： 轴承的布置形式、分清哪个轴承被压紧、哪个轴承被放松,讨论：轴上作用着径向工作载荷FR，轴向工作载荷FA，轴二端用角接触轴承支承，背靠背安装，求两端轴承上的轴向力 Fa1、Fa2,1）画出水平方向的受力简图，标出Fs1、Fs2,若FS1 + FA Fs2, 则轴向右移动，轴承1被“压紧”，产生补充反力Fs1,FS1 + FA + Fs1 = Fs2,Fa1 = Fs1 + Fs1 = Fs2 - FA,Fa2 = Fs2 + Fs2 = Fs2,右侧轴承被“放松”，故 Fs2 = 0,2）同方向的力相加，并比较大小,若FS1 + FA Fs2 （略）,思考题:,下图中的深沟球轴承的Fa应如何计算？外载荷FA的方向？,Thanks for listening,